Afskærmningen, der anvendes i lednings- og kabelprodukter, har to helt forskellige koncepter: elektromagnetisk afskærmning og elektrisk feltafskærmning. Elektromagnetisk afskærmning er designet til at forhindre kabler, der transmitterer højfrekvente signaler (såsom RF-kabler og elektroniske kabler), i at forårsage ekstern interferens eller til at blokere eksterne elektromagnetiske bølger fra at forstyrre kabler, der transmitterer svage strømme (såsom signal- eller målekabler), samt til at reducere krydstale mellem ledninger. Elektrisk feltafskærmning er designet til at afbalancere det stærke elektriske felt på lederoverfladen eller isoleringsoverfladen på mellem- og højspændingskabler.
1. Struktur og krav til elektriske feltafskærmningslag
Afskærmningen af strømkabler omfatter lederafskærmning, isoleringsafskærmning og metallisk afskærmning. I henhold til relevante standarder skal kabler med en nominel spænding på over 0,6/1 kV have et metallisk afskærmningslag, som kan påføres hver isoleret kerne eller den flertrådede kabelkerne. For XLPE-isolerede kabler med en nominel spænding på mindst 3,6/6 kV og EPR-tyndisolerede kabler med en nominel spænding på mindst 3,6/6 kV (eller tykisolerede kabler med en nominel spænding på mindst 6/10 kV) kræves der også indre og ydre halvledende afskærmningsstrukturer.
(1) Lederafskærmning og isolationsafskærmning
Lederafskærmning (indre halvledende afskærmning) skal være ikke-metallisk og bestå af ekstruderet halvledende materiale eller et halvledende bånd viklet omkring lederen efterfulgt af et ekstruderet halvledende lag.
Isoleringsafskærmning (ydre halvledende afskærmning) er et ikke-metallisk halvledende lag, der ekstruderes direkte på den ydre overflade af hver isoleret kerne, og som enten kan være tæt forbundet med eller aftageligt fra isoleringen. De ekstruderede indre og ydre halvledende lag skal være tæt forbundet med isoleringen med glatte grænseflader, ingen tydelige trådmærker og ingen skarpe kanter, partikler, svidningsmærker eller ridser. Modstanden før og efter ældning bør ikke overstige 1000 Ω·m for lederens afskærmningslag og 500 Ω·m for isolationsafskærmningslaget.
De indre og ydre halvledende afskærmningsmaterialer fremstilles ved at blande de tilsvarende isoleringsmaterialer (såsom tværbundet polyethylen, ethylen-propylengummi osv.) med carbon black, antioxidanter, ethylen-vinylacetat-copolymer og andre tilsætningsstoffer. Carbon black-partiklerne skal være ensartet fordelt i polymeren uden agglomerering eller dårlig dispersion.
Tykkelsen af de indre og ydre halvledende afskærmningslag stiger med spændingsniveauet. Da den elektriske feltstyrke på isoleringslaget er højere indvendigt og lavere udvendigt, bør tykkelsen af de halvledende afskærmningslag også være større indvendigt end udvendigt. Tidligere blev den ydre halvledende afskærmning lavet en smule tykkere end den indre for at forhindre ridser på grund af dårlig nedbøjningskontrol eller punkteringer forårsaget af for hårde kobberbånd. Nu, med online automatisk nedbøjningsovervågning og udglødede bløde kobberbånd, bør det indre halvledende afskærmningslag laves en smule tykkere eller lig med det ydre lag. For 6-10-35 kV kabler er den indre lagtykkelse generelt 0,5-0,6-0,8 mm.
(2) Metallisk afskærmning
Kabler med en nominel spænding større end 0,6/1 kV skal have et metallisk afskærmningslag. Det metalliske afskærmningslag skal påføres hver isoleret kerne eller kabelkerne. Metallisk afskærmning skal bestå af et eller flere metalbånd, metalfletninger, koncentriske lag af metaltråde eller en kombination af metaltråde og metalbånd.
I Europa og andre udviklede lande anvendes kobbertrådsafskærmning almindeligvis på grund af brugen af modstandsjordede dobbeltkredsløbssystemer med højere kortslutningsstrømme. Nogle producenter indlejrer kobbertråde i separationskappen eller den ydre kappe for at reducere kabeldiameteren. I Kina, bortset fra nogle nøgleprojekter, der bruger modstandsjordede dobbeltkredsløbssystemer, bruger de fleste systemer lysbueundertrykkende spolejordede enkeltkredsløbsstrømforsyninger, som begrænser kortslutningsstrømmen til et minimum, så kobberbåndsafskærmning kan anvendes. Kabelfabrikker forarbejder indkøbte hårde kobberbånd ved at opskære og udgløde for at opnå en vis forlængelse og trækstyrke (for hårdt vil ridse det isolerende afskærmningslag, for blødt vil rynke) før brug. Bløde kobberbånd skal overholde GB/T11091-2005 Kobberbånd til kabler.
Kobberbåndsafskærmning bør bestå af et lag overlappende blød kobberbånd eller to lag spiralviklet blød kobberbånd med mellemrum. Den gennemsnitlige overlapningsgrad for kobberbåndet bør være 15 % af dets bredde (nominel værdi), og den minimale overlapningsgrad bør ikke være mindre end 5 %. Den nominelle tykkelse af kobberbåndet bør være mindst 0,12 mm for enkeltkernede kabler og mindst 0,10 mm for flerkernede kabler. Den minimale tykkelse af kobberbåndet bør ikke være mindre end 90 % af den nominelle værdi. Afhængigt af den ydre diameter af isoleringsafskærmningen (≤25 mm eller >25 mm) er kobberbåndets bredde normalt 30-35 mm.
Kobbertrådsafskærmning er lavet af spiralviklede bløde kobbertråde, der er fastgjort med en modspiralviklet omvikling af kobbertråde eller kobberbånd. Dens modstand skal opfylde kravene i GB/T3956-2008 "Conductors of Cables", og dens nominelle tværsnitsareal skal bestemmes i henhold til fejlstrømskapaciteten. Kobbertrådsafskærmning kan påføres over den indre kappe på tre-kernede kabler eller direkte over isoleringen, det ydre halvledende afskærmningslag eller en passende indre kappe på enkelt-kernede kabler. Det gennemsnitlige mellemrum mellem tilstødende kobbertråde bør ikke overstige 4 mm. Det gennemsnitlige mellemrum G beregnes ved hjælp af formlen:
hvor:
D – diameteren af kabelkernen under kobbertrådens afskærmning, i mm;
d – diameteren af kobbertråden i mm;
n – antal kobbertråde.
2. Afskærmningslagenes rolle og deres forhold til spændingsniveauer
(1) Rollen af indre og ydre halvledende afskærmning
Kabelledere er generelt komprimeret af flere strengede tråde. Under ekstrudering af isoleringen kan der forekomme huller, grater og andre overfladeujævnheder mellem lederens overflade og isoleringslaget, hvilket forårsager koncentration af elektrisk felt, hvilket fører til lokal luftgabsudladning og træudladning og reducerer den dielektriske ydeevne. Ved at ekstrudere et lag halvledende materiale (lederafskærmning) over lederens overflade sikrer det tæt kontakt med isoleringen. Fordi det halvledende lag og lederen har samme potentiale, vil der ikke være nogen elektrisk feltpåvirkning, selvom der er huller mellem dem, hvilket forhindrer delvise udladninger.
Tilsvarende er der mellemrum mellem den ydre isoleringsoverflade og den metalliske kappe (eller metalliske afskærmning), og jo højere spændingsniveauet er, desto mere sandsynligt er der en luftspalteudladning. Ved at ekstrudere et halvledende lag (isoleringsafskærmning) på den ydre isoleringsoverflade dannes en ydre ækvipotentialoverflade med den metalliske kappe, hvilket eliminerer elektriske felter i mellemrummene og forhindrer delvise udladninger.
(2) Metallisk afskærmnings rolle
Funktionerne ved metallisk afskærmning omfatter: at føre kapacitiv strøm under normale forhold, at fungere som en bane for kortslutningsstrøm under fejl; at indeslutte det elektriske felt inden for isoleringen (reducere ekstern elektromagnetisk interferens) og sikre et ensartet radialt elektrisk felt; at fungere som neutral linje i trefasede firetrådssystemer for at føre ubalanceret strøm; og at yde radial vandblokerende beskyttelse.
Opslagstidspunkt: 28. juli 2025